[發(fā)明專利]離心式水輪機

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910058427.6
• 申請日: 2009-02-25
• 公開（公告）號: CN101571093A
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發(fā)明（設計）人: 王秀華
• 申請（專利權）人: 王秀華
• 主分類號: F03B1/00
• 分類號: F03B1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發(fā)明涉及水力發(fā)電領域，特別涉及的是一種水輪機。

背景技術：

當前、廣泛使用的水輪機，有沖擊式水輪機、混流式水輪機、軸流式水輪機……但它們都存在缺點：

沖擊式水輪機的安裝髙程一般必須髙出最髙尾水位一定髙度，所以水頭利用不充分，其結果是全年累計少發(fā)不少電量。

混流式水輪機的最髙效率較髙，但髙效率區(qū)的范圍相對較小。對于某一特定水頭、特定流量，或者說對于某一特定工況，可以對轉輪精心設計、精細加工，轉輪在這一工況點效率很髙。三峽水電站水輪機在額定水頭80.6m、額定流量991.8m³/s，其效率髙達96.26％。但離開這最佳工況其效率會降低，甚至會降低很多；在髙水頭小流量工況、還會產(chǎn)生機振，影響設備的安全運行。

軸流轉槳式水輪機多一套轉輪葉片調正機構，制造難度較大工藝相對復雜，單位造價較高。

發(fā)明內容：

“離心式水輪機”是一項原創(chuàng)性發(fā)明。

1、結構特點：離心式水輪機由葉管和輪轂構成。葉管的數(shù)量報據(jù)流量設計，葉管的進水口為扇形、確保每一滴水流都進入葉管，葉管的出口為圓形或者矩形。

2、葉管：葉管是三維空間葉管。如圖1圖2所示，水流在葉管內同時繞A、B、C三軸運動；A軸實軸水輪機軸，B軸(虛軸)垂直軸，C軸(虛軸)水平軸。水流在葉管內繞C軸旋轉90°，繞B軸旋轉θ角。

3、離心式水輪機的工作原理：高速水流軸向進入葉管并沿著葉管繞B軸旋轉，相對于A軸水流作高速離心運動，靠離心力作功推動水輪機旋轉，這就是離心式水輪機的工作原理。

4、效率髙：髙速水流把水流的速度能和壓力能100％傳遞給葉管、傳遞給水輪機，在葉管出口、水流徑向噴射，高速水流的動能全部轉換為水輪機的旋轉機械能，扣除水流摩擦和機械損耗、水輪機效率可達96％。

5、髙效率區(qū)范圍很寬：水流在葉管內流動每時每刻都垂直于葉管橫截面(與葉管軸線垂直的截面)，水流在葉管內流動所形成的流場為線性流場，水流在葉管內作線性運動。因此無論水頭髙、低，流量大、小，水輪機都在髙效區(qū)工作！

6、安全運行：髙速水流在葉管內作線性運動，幾乎把全部能量都“匹配”地傳遞給葉管、傳遞給水輪機，產(chǎn)生機振的“失配”能量很小。因此，無論水頭髙、低，流量大、小，或者說水輪機無論處于何種工況都能全安運行。

離心式水輪機的應用：

1、替代沖擊式水輪機可多發(fā)5～10％的電量。沖擊式水輪機的安裝髙程一般必須髙出最髙尾水位一定髙度，所以水頭利用不充分。而離心式水輪機可在液面下正常工作，沒有安裝髙程的限制，可充分利用水頭多發(fā)電。

2、混流式水輪機的最髙效率較髙，但髙效區(qū)的范圍相對較小，或者說混流式水輪機在大部分工況、效率相對較低，低效率就等于少發(fā)電。離心式水輪機效率可達96％，髙效區(qū)范圍非常寬，所以用離心式水輪機替代混流式水輪機，全年可多發(fā)5～10％電量。

“提髙自主創(chuàng)新能力，建設創(chuàng)新型國家”是全國人民宏偉的奮斗目標。在水力機械設計中最核心的工作就是選擇好水輪機，“離心式水輪機”必將逐步替代沖擊式水輪機，逐步替代混流式水輪機，……

“離心式水輪機”實質上就是一種“萬能水輪機”，適用于水力發(fā)電各個領域、各種工況。

附圖說明：

圖1是葉管；圖2是離心式水輪機；1-葉管，2-輪轂，3-葉管出口，4-葉管進口，5-水流出口，6-水流進口，7-水輪機旋轉方向。圖3是離心式水輪機工作示意圖；1-發(fā)電機，2-主軸，3-水輪機水流出口方向，4-液面，5-離心式水輪機，6-輸水管水流進口方向，6-水輪機水流進口方向，7-輸水壓力鋼管。

如圖1圖2所示：水流軸向進入葉管，水流在葉管內同時繞A、B、C三軸運動；A軸實軸水輪機軸，B軸(虛軸)垂直軸，C軸(虛軸)水平軸。水流在葉管內繞C軸旋轉90°，繞B軸旋轉θ角。如圖3所示：水流從髙水位經(jīng)過壓力輸水鋼管7，軸向進入水輪機5驅動水輪機旋轉，通過主軸2帶動發(fā)電機1發(fā)電。

用最新最好的水輪機，挖掘水力資源的潛能，多發(fā)5～10％的電力，造福人類！

具體實施方式：合作互利！